DE3033207A1 - OPTICAL SCAN SYSTEM WITH A WASTE CORRECTION FUNCTION - Google Patents
OPTICAL SCAN SYSTEM WITH A WASTE CORRECTION FUNCTIONInfo
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Description
20 Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Abtastsystem, bei dem die Teilungsstoßstellen der Abtastlinien beseitigt sind.The invention relates to an optical scanning system in which the pitch joints of the scanning lines are eliminated are.
Bisher sind die verschiedensten Lichtstrahl-Abtastsysteme, 25 die eine Ablenk-Reflexionsoberfläche, beispielsweise einen drehbaren Polygonspiegel verwenden, vorgeschlagen worden, bei denen, sogar wenn die Richtung der Hin- und Herbewegung des Lichtstrahles, der abgelenkt wird und abtastet, in einer Ebene senkrecht zu der Ablenkoberfläche variiert 30 wird, aufgrund des Abfalls der Ablenk-Reflexionsober-So far, the most diverse light beam scanning systems, 25 which has a deflecting reflection surface, for example one Using rotatable polygon mirrors has been proposed in which, even if the direction of reciprocation of the light beam that is deflected and scanned varies in a plane perpendicular to the deflection surface 30 is due to the drop in the deflection reflection surface
fläche keine Stoßstelle bei der Teilung der Abtastlinien auf der abgetasteten Oberfläche (dem Abtastmaterial) auftreten. Hierbei bezieht sich die Ablenkfläche auf die Lichtstrahlfläche, die im Verlauf der Zeit durch 35 den von der Abienk-Reflexionsoberflache des Ablenkelementessurface, no joint occurs when the scanning lines are divided on the scanned surface (the scanning material). Here, the deflecting surface refers to the light beam surface that passes through over time 35 from the Abienk reflection surface of the deflection element
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abgelenkten Lichtstrahl gebildet wird.deflected light beam is formed.
Beispielsweise weist das optische System gemäß der _ US-PS 3 750 189 zwischen dem Ablenkelement und dem Abtastmaterial eine Strahlscharfstelleinrichtung und eine zweite Sammeleinrichtung auf, und der von dem Ablenkspiegel reflektierte Lichtstrahl wird durah die Strahlscharf stelleinrichtung kollimiert. Wenn das optische For example, the optical system of US Pat. No. 3,750,189 has between the deflector and the sensing material a beam focusing device and a second collecting device, and that of the deflecting mirror The reflected light beam is collimated by the beam focusing device. If the optical
IQ System mit einer derartigen Kollimationsfunktion ausgestattet wird, ist die Form der Strahlscharfstelleinrichtung beschränkt, so daß der Freiheitsgrad, der die Abbildungsqualität auf der abgetasteten Oberfläche und die Dehnungscharakteristik, die die AbtastgeschwindigkeitIQ System is equipped with such a collimation function is the shape of the beam focusing device limited, so that the degree of freedom, the image quality on the scanned surface and the Elongation characteristic affecting the scanning speed
■ic konstant macht, verbessert, erniedrigt wird und notwendigerweise eine gute Qualität nicht erreicht werden kann, wenn nicht die Zahl der Linsen, die die zweite Sammeleinrichtung bilden, erhöht wird.■ ic makes constant, improved, humiliated and necessarily a good quality cannot be achieved if not the number of lenses that the second one Form collecting device is increased.
on In der US-PS 3 865 465 wird eine gewisse vorbestimmteon In US-PS 3,865,465 a certain predetermined
Beschränkung dem Verhältnis der Brennweiten zweigr unter- ■ schiedlicher Linsen auferlegt, die das optische System zwischen dem Ablenkelement und dem Abtastmaterial bilden. Die Erfüllung dieser Beschränkung ist gleichbedeutendRestriction of the ratio of the focal lengths two degrees below ■ different lenses are imposed which form the optical system between the deflecting element and the scanning material. The fulfillment of this restriction is equivalent
mit der Kollimierung des Lichtstrahles in einem Querschnitt senkrecht zu der Ablenkfläche zwischen den zwei unterschiedlichen Linsen. Folglich wird auch bei diesem Beispiel der Freiheitsgrad, durch den die Abbildungsqualität und die Dehnungs- bzw. Verformungscharakteristik gut korrigiert werden, wie vorstehend erläutert, herabgesetzt; dies ist nicht vorzuziehen.with the collimation of the light beam in a cross section perpendicular to the deflecting surface between the two different lenses. Consequently, in this example too, the degree of freedom through which the image quality and the strain characteristics are corrected well as above explained, reduced; this is not preferable.
Gemäß der US-PS 3 946 150 wird eine Zylinderlinse zwischen einer Linse, die eine Dehnungscharakteristik zur Er-35 zielung einer gleichmäßigen Abtastgeschwindigkeit hat,According to US Pat. No. 3,946,150, a cylindrical lens is between a lens that has elongation characteristics to achieve a uniform scanning speed,
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und dem Abtastmaterial angeordnet. Bei einem solchen Aufbau kann ein gutes Bild nicht erhalten werden, wenn nicht die Position der Zylinderlinse nahe an das Abtastmaterial gebracht wird. Wenn die Zylinderlinse nahe an das Abtastmaterial kommt, wird die Zylinderlinse in Richtung der Grundlinie langer, wenn die Abtastbreite langer wird; damit kann ein kompakter Aufbau nicht mehr verwirklicht werden.and the scanning material. With such a structure, a good image cannot be obtained if not the position of the cylinder lens is brought close to the scanning material. When the cylinder lens is close to the scanning material comes, the cylinder lens becomes longer in the direction of the baseline as the scan width becomes longer; this means that a compact structure can no longer be achieved.
In der US-PS 4 123 135 ist ein optisches System zurIn US-PS 4,123,135 an optical system for
Korrektur des Abfalls der Ablenk-Reflexionsoberflache des Ablenkelements beschrieben. Dieses System ist dadurch ausgezeichnet, daß eine Zylinderlinse, die eine Achse senkrecht zu der Ablenkfläche und negative Brechkraft in der Ablenkfläche, jedoch keine Brechkraft in einem Querschnitt senkrecht zur Ablenkfläche hat, in dem optischen Abbildungssystem zwischen dem Ablenkelement und dem Abtastmaterial angeordnet ist. Dieses optische Abbildungssystem weist drei Linsen auf.Correction of the slope of the deflecting reflection surface of the deflector described. This system is characterized by the fact that a cylindrical lens is an axis perpendicular to the deflecting surface and negative refractive power in the deflecting surface, but no refractive power in one Has a cross-section perpendicular to the deflecting surface, in the optical imaging system between the deflecting element and the scanning material is arranged. This imaging optical system has three lenses.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die zuvor angeführten Nachteile der herkömmlichen Abtasteinrichtungen zu beseitigen und ein optisches Abtastsystem zu schaffen, bei dem der Abfall des Ablenkelements durch eine einfache und kompakte Konstruktion korrigiert werden kann.It is the object of the invention to eliminate the above-mentioned disadvantages of the conventional scanning devices and to provide an optical scanning system in which the waste of the deflector is reduced in a simple and compact manner Construction can be corrected.
Ferner soll ein optisches Abtastsystem geschaffen werden, bei dem idie Strahlabtastgeschwindigkeit auf der abge- nr\ tasteten Oberfläche konstant ist. Außerdem soll einFurthermore, an optical scanning system is to be provided in which IThe beam scanning speed on the off nr \ keyed surface is constant. In addition, a
optisches Abtastsystem geschaffen werden, bei dem die Lage der Abtastzeile auf der abgetasteten Oberfläche leicht justiert werden kann.Optical scanning system can be created in which the position of the scanning line on the scanned surface can be easily adjusted.
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Bei dem erfindungsgemäßen optischen Abtastsystem weistIn the optical scanning system according to the invention, has
ein optisches Abtast-Abbildungssystem,das zwischen dem Ablenkelement und dem Abtastmaterial angeordnet ist, - aufeinanderfolgend von der Ablenkelement-Seite - eine sphärische Einzellinse und eine Einzellinse mit einer torischen Oberfläche auf, um hierdurch die Aufgabe zu lösen. Dies bedeutet, daß das erfindungsgemäße optische Abtastsystem mit einer Lichtquellenexnrxchtung, einem ersten optischen Abbildungssystem zu linearen Abbildung des Lichtstrahles von der Lichtquellenexnrxchtung, mit einem Ablenkelement, dessen Ablenk-Reflexionsoberflache nahe dem linearen Bild ist, und einem zweiten optischen Abbildungssystem zur Abbildung des linearen Bildes als Fleck auf dem Abtastmaterial versehen ist. Das zweite optische Abbildungssystem weist - aufeinanderfolgend von der Ablenkelementseite - eine sphärische Einzellinse und eine torische Einzellinse auf. Mit "torischer Linse" ist hierbei eine Linse gemeint, die eine Brechkraft in orthogonalen Richtungen in einer Ebene orthogonal zu der optischen Achse der Linse hat, wobei die Brechkraft in den orthogonalen Richtungen unterschiedlich ist.a scanning optical imaging system interposed between the Deflection element and the scanning material is arranged - one after the other from the deflection element side spherical single lens and a single lens with a toric surface to thereby accomplish the task to solve. This means that the scanning optical system according to the invention with a light source device, a first optical imaging system for linear imaging of the light beam from the light source direction a deflecting element whose deflecting reflection surface is close to the linear image, and a second imaging optical system for imaging the linear image as Is provided on the scanning material. The second optical imaging system has - successively from the deflector side - a spherical single lens and a toric single lens. With "toric Lens "here is meant a lens which has a refractive power in orthogonal directions in an orthogonal plane to the optical axis of the lens, the refractive power being different in the orthogonal directions is.
Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße torische Oberfläche hat einen Krümmungsradius in der Ablenkfläche, der größer ist als ihr Krümmungsradius in der Ebene senkrecht zu der Ablenkfläche.The toric according to the invention described above The surface has a radius of curvature in the deflecting surface that is greater than its radius of curvature in the Plane perpendicular to the deflecting surface.
„n In dem erfindungsgemäßen optischen Abtastsystem ist die torische Linse eine positive Meniskuslinse, die eine Oberfläche mit einer negativen Brechkraft auf der Abienkelementseite und eine Oberfläche mit einer positiven Brechkraft auf der Abtastmaterialseite in einem Quer-" N In the optical scanning system according to the invention, the toric lens is a positive meniscus lens which has a surface with a negative refractive power on the deflecting element side and a surface with a positive refractive power on the scanning material side in a transverse direction.
oc schnitt aufweist, der die optische Achse der sphärischenoc section, which is the optical axis of the spherical
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Einzellinse enthält und senkrecht zu der Ablenkfläche ist, die durch den durch das Ablenkelement abgelenkten Strahl gebildet wird.Contains single lens and is perpendicular to the deflecting surface that is deflected by the deflecting element Beam is formed.
Bei dem erfindungsgemäßen optischen Abtastsystem hat dasIn the case of the optical scanning system according to the invention, this has
optische Abtast-Abbildungssystem,das zwischen dem Ablenkelement und dem Abtastmaterial angeordnet ist, keine Strahlscharfstelleinrichtung, die einmal den von dem Ab-scanning optical imaging system interposed between the deflector and the scanning material is arranged, no beam focusing device that once
IQ lenkelement abgelenkten Lichtstrahl kollimiert. Dies bedeutet, daß das erfindungsgemäße System keine Einrichtung mit einer Kollimationsfunktion verwendet; deshalb sind dem Freiheitsgrad, mit dem die Abbildungsqualität und die Dehnungs- bzw. Verformungscharakteristik IQ steering element deflected light beam collimated. this means that the system according to the invention does not use a device with a collimation function; therefore the degree of freedom with which the image quality and the expansion or deformation characteristics
■rc des optischen Abb ildungs sy stems gut korrigiert werden, keine Beschränkungen auferlegt. Dies führt zu der Verwirklichung einer einfachen und kompakten Konstruktion.■ rc of the optical imaging system can be corrected well, no restrictions imposed. This leads to the realization of a simple and compact construction.
Ferner wird erfindungsgemäß eine torische Linse auf derFurthermore, according to the invention, a toric lens on the
ng Seite der sphärischen Einzellinse vorgesehen, die dem Abtastmaterial benachbart ist. Dies kann, verglichen mit dem Fall einer Zylinderlinse, die Dehnungscharakteristik korrigieren und das Gerät kompakt machen. Dies bedeutet, daß, wenn eine Zylinderlinse verwendet wird, ihre Brechkraft in der Ablenkfläche null ist, und kein Freiheitsgrad besteht, mit dem die Bildfeldkrümmung korrigiert wird. Im Gegensatz hierzu hat eine torische Linse eine Brechkraft in der Ablenkfläche und kann deshalb die Bildfeldkrümmung korrigieren. Folglich tritt auch, wenn Anstrengungen unternommen werden, das optische Abtast-Abbildungssystem durch Verwendung einer Zylinderlinse kompakt zu machen, eine große Bildfeldkrümmung auf. Aus den vorstehend erläuterten Gründen ist es unmöglich, diese durch die Zylinderlinse selbst zu korrigieren. Im Gegensatz hierzu hat eine torische Linseng side of the spherical single lens provided that the Sensing material is adjacent. This can be the elongation characteristic compared with the case of a cylinder lens correct and make the device compact. This means that if a cylinder lens is used, its refractive power in the deflection surface is zero and there is no degree of freedom with which the curvature of field is corrected. In contrast, a toric lens has a power in the deflecting surface and can therefore correct the curvature of field. Hence, even if efforts are made, the To make the scanning optical imaging system compact by using a cylindrical lens, a large curvature of field on. For the reasons explained above, it is impossible to do this through the cylinder lens itself correct. In contrast, it has a toric lens
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einen Freiheitsgrad für -die Korrektur; hierdurch kann das optische Abtast-Abbildungssystem kompakt gehalten werden.a degree of freedom for correction; this can the scanning optical imaging system can be kept compact.
"Ferner wird bei der Erfindung das erste optische Abbildungssystem in einer Richtung senkrecht zu seiner optischen Achse und senkrecht zur Längsrichtung des Linearbildes bewegt; hierdurch wird eine Lageeinstellung der Abtastzeile auf der Abtastoberflache bewirkt. Bei der vorliegenden Erfindung kann das erste optische Abbildungssystem eine Brechkraft lediglich in einer Richtung haben. Folglich kann, wenn das erste optische Abbildungssystem zur Lageeinstellung der Abtastzeile bewegt wird, die Anordnungsgenauigkeit -des ersten optischen Abbildungssystems, nachdem es bewegt worden ist, in bezug auf die Richtung verringert werden, in der das erste optische Abbildungssystem keine Brechkraft hat."Further, in the invention, the first imaging optical system in a direction perpendicular to its optical axis and perpendicular to the longitudinal direction of the Linear image moves; This brings about a position adjustment of the scanning line on the scanning surface. at According to the present invention, the first imaging optical system can have a power in only one direction to have. Consequently, when the first imaging optical system moves to adjust the scan line position the placement accuracy of the first imaging optical system after it has been moved is shown in with respect to the direction in which the first imaging optical system has no refractive power.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described in more detail below using exemplary embodiments with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 das Prinzip des erfindungsgemäßen optischen Abtastsystems ,1 shows the principle of the optical scanning system according to the invention ,
Fig. 2 einen Querschnitt zur Erläuterung der Funktion in einer Ebene parallel zu der Ablenkoberfläche,2 shows a cross section to explain the function in a plane parallel to the deflecting surface,
Fig. 3 eine Ansicht zur Erläuterung der Funktion in einem Querschnitt senkrecht zu der Ablenkoberfläche,3 is a view for explaining the function in a cross section perpendicular to the deflecting surface,
Fig. 4 eine Erläuterung des Winkels £. , mit dem der Hauptstrahl, der in der Ebene parallel zu der Ab renkfläche abgelenkt ist, auf eine Linse mit einer torischen Oberfläche einfällt,Fig. 4 an explanation of the angle £. with which the Principal ray, which is in the plane parallel to the deflecting surface is deflected, is incident on a lens with a toric surface,
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Pig.5, 6 und 7 die Beziehung zwischen der Bildhöhe und dem Winkel^bei dem Abtast-Linsensystem, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird,Pig.5, 6 and 7 the relationship between the image height and the angle ^ in the scanning lens system used in the present Invention is used,
Fig. 8A und B die Form eines Ausführungsbeispiels der -Abtastlinse, wie sie bei der Erfindung angewendet werden,8A and B show the shape of an embodiment of the scanning lens used in the invention;
Fig. 9A und B die verschiedenen Bildfehler in derFIGS. 9A and B show the various artifacts in FIG
Gaussehen Bildebene der in den Fig. 8A und B gezeigtenGaussian image plane of that shown in Figures 8A and B.
Linsen,Lenses,
Fig. 10A und B die Form eines weiteren Ausführungsbeispiels der bei der Erfindung angewendeten Abtastlinse,Figs. 10A and B show the shape of another embodiment the scanning lens used in the invention,
Fig. 11A und B die verschiedenen Bildfehler in der11A and B show the various artifacts in the
Gausschen Bildebene der in den Fig. 1OA und B gezeigten Linsen,Gaussian image plane of the lenses shown in FIGS. 10A and B,
2ß Fig. 12 die Einstellung'der Lage der Abtastzeile bei dem erfindungsgemäßen optischen Abtastsystem,2ß Fig. 12 the setting of the position of the scanning line in the optical scanning system according to the invention,
Fig. 13 und 14 einen Mechanismus zur Lageeinstellung der Abtastzeile bei dem erfindungsgemäßen optischen Aboc tastsystem, und13 and 14 show a mechanism for adjusting the position of the Scanning line in the optical Aboc according to the invention touch system, and
Fig. 15 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Laserstrahldruckers, bei dem die Erfindung angewendet wird.Fig. 15 is a schematic view of an embodiment of a laser beam printer in which the invention is applied.
Fig. 1 zeigt den Aufbau gemäß dem Prinzip der Erfindung, ±>ei dem eine Lichtquelle bzw. eine Lichtquelleneinrichtung 1, die eine Lichtquelle und eine Kondensoreinrichtung aufweist, ein lineares Abbildungssystem 2, das den von -der Lichtquelleneinri-chtung 1 ausgehenden Licht-Fig. 1 shows the structure according to the principle of the invention, ±> ei which a light source or a light source device 1, which has a light source and a condenser device, a linear imaging system 2, which the light emanating from -the light source device 1-
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strahl in ein lineares Bild abbildet, ein Ablenkelement mit einer Äblenk-Reflexionsoberflache 3a nahe der Stelle r an der- der Lichtstrahl durch das lineare Abbildungssystem ς linear konvergent gemacht wird, eine sphärische Einzellinse 4 zwischen dem Ablenkelement 3 und einem abzutastenden Material 6, und eine Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche mit einer Hauptachse und einer Nebenachse, die in bezug auf die Brechkraft in zwei senkrech-beam into a linear image, a deflection element with a deflection reflection surface 3a near the point r at which the light beam is made linearly convergent by the linear imaging system ς , a spherical single lens 4 between the deflection element 3 and a material 6 to be scanned, and a Single lens 5 with a toric surface with a major axis and a minor axis which, with respect to the refractive power, are divided into two perpendicular
IQ ten Richtungen unterschiedlich sind, derart angeordnet
sind, daß ein Abbildungsfleck auf dem Abtastmaterial 6
durch das Gesamtsystem dieser Linsen gebildet wird,
und daß bei Drehung des Ablenkelements 3 der Abbildungsfleck das Abtastmaterial 6 abtastet. Die Hauptachse der
c torischen Oberfläche liegt in einer Ebene parallel zuIQ th directions are different, are arranged in such a way that an image spot is formed on the scanning material 6 by the overall system of these lenses,
and that when the deflection element 3 is rotated, the imaging spot scans the scanning material 6. The main axis of the c toric surface lies in a plane parallel to
der Ablenkfläche. Die Nebenachse der torischen Oberfläche liegt in einer Ebene senkrecht zu der Ablenkfläche und enthält den Mittelpunkt der Krümmung der Hauptachse. Der Absolutwert des Krümmungsradius in be-the deflector. The minor axis of the toric surface lies in a plane perpendicular to the deflecting surface and contains the center of curvature of the Main axis. The absolute value of the radius of curvature in
2Q zug auf die Hauptachse ist größer als der Absolutwert
des Krümmungsradius in bezug auf die Nebenachse.2Q pull on the main axis is greater than the absolute value
the radius of curvature with respect to the minor axis.
Fig. 2 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Funktion
in einem Querschnitt parallel zu der AblenkflächeFig. 2 is a view for explaining the function
in a cross section parallel to the deflecting surface
bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau, anders ausgedrückt
der Ebene, die die Hauptachse der torischen
Linse 5 und die optische Achse der sphärischen Einzellinse 4 enthält. Der von der Lichtquelleneinrichtung 1
ausgesandte Lichtstrahl geht durch die zylindrischein the structure described above, in other words the plane which is the major axis of the toric
Lens 5 and the optical axis of the spherical single lens 4 contains. The light beam emitted by the light source device 1 passes through the cylindrical
Linse 2. Anschließend wird er durch die reflektierende
Oberfläche 3a des Ablenkelements 3 reflektiert; bei
Drehung des Ablenkelements 3 wird der reflektierte Lichtstrahl abgelenkt. Ferner wird der abgelenkte Lichtstrahl
auf dem Abtastmaterial 6 durch das aus der sphärischen Einzellinse 4 und der Linse 5 mit der torischen Ober-Lens 2. It is then reflected by the reflective surface 3a of the deflector 3; at
Rotation of the deflecting element 3 deflects the reflected light beam. Furthermore, the deflected light beam on the scanning material 6 is caused by the spherical single lens 4 and the lens 5 with the toric upper
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fläche zusammengesetzte System abgebildet. Die Abtastgeschwindigkeit des Abbildungsflecks wird konstant gehalten.surface composite system shown. The scanning speed of the image spot is kept constant.
ς Fig. 3 ist eine abgewickelte Ansicht des Querschnittes längs des Lichtstrahls in einer Richtung senkrecht zu der zuvor erwähnten Ablenkfläche, d.h. des Querschnittes zur Korrektur des Einflusses des Abfalls des Ablenkelements. Der von der Lichtquelleneinrichtung 1 aus- ς Fig. 3 is a developed view of the cross section perpendicular along the light beam in a direction perpendicular to the above-mentioned deflection, of the cross section that is for correcting the influence of the drop of the deflection member. The from the light source device 1
,,, gesandte Lichtstrahl wird durch das lineare Abbildungssystem 2 nahe der reflektierenden Oberfläche 3a des Ablenkelements 3 linear abgebildet. Die Brechkraft der Einzellinse 5 macht in diesem Querschnitt, ungleich der Brechkraft der Linse in der Ablenkfläche, die,,, sent light beam is through the linear imaging system 2 near the reflective surface 3a of the deflecting element 3 is shown linearly. The power of the Single lens 5 makes in this cross-section, unequal to the refractive power of the lens in the deflection surface, the
,r Positionsbeziehung zwischen der reflektierenden Oberfläche 3a des Ablenkelements 3 und dem Abtastmaterial 6 aufgrund des aus der Einzellinse 5 und der sphärischen Einzellinse 4 zusammengesetzten Systems optische konjugiert. Deshalb ändert sich, sogar wenn die reflektierende, r positional relationship between the reflective surface 3a of the deflection element 3 and the scanning material 6 due to the individual lens 5 and the spherical lens Single lens 4 composite system optical conjugated. Therefore changes even if the reflective
2Q Oberfläche 3a in eine Stellung 3'a in einer Richtung senkrecht zu der Ablenkfläche während der Drehung des Ablenkelements 3 gekippt wird, der durch das Linsensystem 4, 5 gehende Lichtstrahl so, wie es durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, es tritt jedoch keine Änderung der Abbildungslage auf dem Abtastmaterial 6 ein.2Q surface 3a in a position 3'a in one direction is tilted perpendicular to the deflecting surface during the rotation of the deflecting element 3, which is passed through the lens system 4, 5 passing light beam as indicated by the dashed line, but none occurs Change of the image position on the scanning material 6.
Im folgenden soll erläutert werden, wie und warum eine gute Abbildungsqualität und eine gleichmäßige Abtastgeschwindigkeit auf dem Abtastmaterial bei dem erfindungs-The following is an explanation of how and why a good image quality and a uniform scanning speed on the scanning material in the case of the invention
30 gemäßen optischen Abtastsystem erhalten werden, obwohl das System einen einfachen und kompakten Aufbau hat. Wenn das Öffnungsverhältnis klein ist, beispielsweise 1:30 - 1:100, reichen zwei Einzellinsen als Linsenkonstruktion aus, um eine gute Abtastcharakteristik30 according to the optical scanning system can be obtained, although the system has a simple and compact structure. When the aperture ratio is small, for example 1:30 - 1: 100, two single lenses are sufficient as a lens construction out to have a good sampling characteristic
35 zu erzielen.35 to achieve.
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Im allgemeinen sind bei einem Linsensystem mit einem kleinen- Öffnungsverhältnis die zu korrigierenden Bildfehlerkoeffizienten der Astigmatismuskoeffizient (II) und der Verzeichnungskoeffizient (V). Für diese Bildfehlerkoeffizienten des gesamten Linsensystems bestehen die folgenden Beziehungen zwischen den charakteristischen Koeffizienten a^^, b^.., C1111, a^, b^ cyi und den Eigenkoeffizienten Aoi, IBoi:In general, in a lens system having a small aperture ratio, the aberration coefficients to be corrected are the astigmatism coefficient (II) and the distortion coefficient (V). For these aberration coefficients of the entire lens system, the following relationships exist between the characteristic coefficients a ^^, b ^ .., C 1111 , a ^, b ^ c yi and the eigen coefficients Aoi, IBoi:
N
III = Σ (aTTX. Aoi + bTTT. Boi +N
III = Σ (a TTX . Aoi + b TTT . Boi +
(D(D
V = Σ (a . Aoi + J^1 Boi +
i=lV = Σ (a.Aoi + J ^ 1 Boi +
i = l
Die charakteristischen Koeffizienten sind Konstanten, die durch die paraxialen Beziehungen und das Material bestimmt sind, und die Eigenkoeffizienten Aoi und Boi sind Koeffizienten, die die Form der i. Konstruktionsgruppe bestimmen. Gleichung (1) gibt die allgemeine Beziehung wieder, wenn die Zahl der Kcnstxuktionsgruppen N ist.(Lens Designing Method, by Matsui, Kyoritsu Publishing Co., Ltd.) -The characteristic coefficients are constants determined by the paraxial relations and the material, and the eigen coefficients Aoi and Boi are coefficients which have the shape of the i. Determine the construction group. Equation (1) shows the general relationship when the number of art reduction groups is N. ( Lens Designing Method , by Matsui, Kyoritsu Publishing Co., Ltd.) -
Ferner besteht, wenn jede Konstruktionsgruppe eine Einzellinse ist, folgende sekundäre Beziehung zwischen den Eigenkoeffizienten Aoi und ©oi jeder Einzellinse:Further, when each design group is a single lens, there is the following secondary relationship between the Eigencoefficients Aoi and © oi of each individual lens:
Aoi = oti IB2Oi + ßi Boi + γι (2)Aoi = oti IB 2 Oi + ßi Boi + γι (2)
Hierbei sind<oii, Al und Vi Konstanten, die durch den
Brechungsindex des Materials der ithen Einzellinse bestimmt sind.
- Here, <oii, Al and Vi are constants which are determined by the refractive index of the material of the individual lens.
-
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Wenn Gleichung 12) in Gleichung· {1}. eingesetzt wird,If equation 12) in equation · {1}. is used,
erhält manyou get
N (3)N (3)
= Σ (ξ . TB2 +η TR " + r ) = Σ (ξ. TB 2 + η TR "+ r )
oioi
hierbei sind JIII±, £ χΙΙ±, J1111, J v±, £ yl undjv± Konstanten, die durch die charakteristischen Koeffizienten und die Konstanten Ki, βi und v^i bestimmt sind.here J III ± , £ χΙΙ ± , J 1111 , J v ± , £ yl and j v ± are constants which are determined by the characteristic coefficients and the constants Ki, β i and v ^ i.
Wenn in Gleichung (3) die gewünschten Werte der entsprechenden Bildfehlerkoeffizienten, durch die die Dehnungscharakteristik erhalten wird, mit der eine gute Abbildungsqualität und eine gleichmäßige Abtastgeschwindigkeit erzielt werden, gewählt werden, und die Zahl der Linsen im Aufbau 2 (N = 2)"ist, ist es möglich, gleichzeitig die Gleichungen, die IB 1 und IB „ als Unbekannte haben, zu lösen und IB „ und B „ zu erhalten.In equation (3), when the desired values of the respective aberration coefficients by which the elongation characteristic is obtained with which a good image quality and a uniform scanning speed are obtained are selected and the number of lenses in the structure is 2 (N = 2) " , it is possible to simultaneously solve the equations IB 1 and IB "have as unknowns" and obtain IB "and B ".
öl oz oil oz
IB . wird wie folgt durch den Krümmungsradius R. der vorderen Oberfläche der i. Linse und dem Brechungsindex N. des Materials dieser Linse ausgedrückt (Lens IB. is determined as follows by the radius of curvature R. of the front surface of the i. Lens and the refractive index N. of the material of this lens (L ens
11
Designing Method, by Matsui): Designing Method , by Matsui):
N. N. + 1N. N. +1
Boi = - B oi = -
N'.+l N.N '. + 1 N.
13Oi 13 Oi
Oi + NT^ (4) .Oi + NT ^ (4).
130012/0852130012/0852
Damit können aus den Eigenkoeffizienten E 1 und IB „ der beiden Gruppen, die mit den vorstehenden Ergebnissen erhalten worden sind, die Krümmungsradien R1 und R„ der c vorderen Oberflächen der entsprechenden Linsen unter Verwendung von Gleichung (4) erhalten werden. Die Krümmungsradien R., und R^1 der hinteren Oberflächen der entsprechenden Linsen können mit der folgenden Gleichung erhalten werden:Thus, from the eigen coefficients E 1 and IB "of the two groups obtained with the above results, the radii of curvature R 1 and R" of the c front surfaces of the respective lenses can be obtained using equation (4). The radii of curvature R., and R ^ 1 of the back surfaces of the respective lenses can be obtained from the following equation:
N.-lN.-l
R1, = (1-N1)Z(I - -I—) (5)R 1 , = (1-N 1 ) Z (I - -I-) (5)
Bei der vorstehenden Beschreibung ist jede Linse des Aufbaus als dünne Linse behandelt worden, deren Brennweite ir auf 1 normiert ist.In the above description, each lens of the structure has been treated as a thin lens, its focal length ir is normalized to 1.
Bei dem tatsächlichen System der Fig. 2 soll angenommen werden, daß die Brechkräfte der Linsen 4 und 5 Λ bzw./!, sind. Die Krümmungsradien r1 , r„ , r~ und r. der vorderen und hinteren Oberflächen der entsprechenden Linsen sind dann wie folgt:In the actual system of FIG. 2, it should be assumed that the refractive powers of lenses 4 and 5 are Λ and /! The radii of curvature r 1 , r ", r ~ and r. the anterior and posterior surfaces of the respective lenses are then as follows:
ri = Ri/φιri = Ri / φι
■r2 = Ri '/Φι■ r 2 = Ri '/ Φι
r3 = β2/Φ2 r 3 = β2 / Φ 2
ri» = R2 ΥΦζ ,ri »= R 2 ΥΦζ,
Auf diese Weise ist es durch den Aufbau mit zwei Einzellinsen möglich, die Form jeder Linse zu bestimmen, die den Astigmatismuskoeffizienten II zum Erreichen einer guten Abbildungsqualität und den Verzeichnungskoeffizient V, der der Dehnungscharakteristik zum Erreichen einer gleichmäßigen Abtastgeschwindigkeit entspricht, aui die entsprechenden gewünschten Werte bringt·.This way it is by building with two single lenses possible to determine the shape of each lens that has the coefficient of astigmatism II to achieve a good image quality and the distortion coefficient V, that of the elongation characteristic to achieve corresponds to a uniform scanning speed, also brings the corresponding desired values.
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Als nächstes wird, wenn man die Richtung senkrecht zu der Ablenkoberfläche betrachtet, die torische Oberfläche eingeführt und es ist deshalb möglich, unterschiedliche Brennweiten des aus den Linsen 4 und 5 zusammengesetzten Systems in der Ablenkflache vorzusehen. Folglich ist es möglich, eine unterschiedliche Abbildungsbeziehung in bezug auf die Abbildungsbeziehung in der Ablenkfläche vorzusehen; die Lage der reflektierenden Oberfläche 3a des Ablenkelements und des Abtastmaterials 6 werden konjugiert gemacht.Next, considering the direction perpendicular to the deflecting surface, it becomes the toric surface introduced and it is therefore possible to use different focal lengths of the lens 4 and 5 assembled System to be provided in the deflection surface. Hence is it is possible to have a different mapping relationship with respect to the mapping relationship in the deflecting surface to provide; the location of the reflective surface 3a of the deflector and the sensing material 6 become made conjugated.
Ferner hat, was bei der vorliegenden Erfindung wichtig ist, mindestens eine Oberfläche der Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche eine negative Brechkraft in dem Querschnitt senkrecht zu der Ablenkfläche. Dies trägt zu der Korrektur der Bildfeldkrümmung bei, da der in dem Querschnitt senkrecht zu der Ablenkfläche abgelenkte Lichtstrahl veranlaßt wird, einen guten AbbildungsfleckFurthermore, what is important in the present invention, at least one surface of the single lens 5 with a toric surface has a negative refractive power in the cross section perpendicular to the deflecting surface. This contributes to the correction of the curvature of field, since the deflected in the cross section perpendicular to the deflection surface Light beam is caused to produce a good image spot
20 auf dem Abtastmaterial 6 zu bilden. Wenn in einem Querschnitt parallel zu der Ablenkfläche der Krümmungsradius
r-, dieser Oberfläche der Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche, der dem Ablenkelement benachbart
ist, die Beziehung20 to form on the scanning material 6. If, in a cross section parallel to the deflecting surface, the radius of curvature r-, this surface of the single lens 5 has a toric surface which is adjacent to the deflecting element
is that relationship
25 f /r3 > -2.1 25 for 3 > -2.1
in bezug auf die gesamte Brennweite f der sphärischen Einzellinse 4 und der Einzellinse 5 in diesen Querschnitt erfüllt, so wird der zuvor erläuterte Korrektureffektwith respect to the total focal length f of the spherical single lens 4 and the single lens 5 in this cross section is satisfied, the correction effect explained above is obtained
υ der Bildfeldkrümmung größer. Mit dieser Beziehung ist gemeint, daß die zerstreuende Kraft für den einfallenden Lichtstrahl in dem Querschnitt senkrecht zu der Ablenkfläche kräftiger wird, wenn der Ablenkwinkel größer wird; υ of the curvature of field is greater. By this relationship it is meant that the scattering force for the incident light beam in the cross section perpendicular to the deflecting surface becomes stronger as the deflection angle increases;
hierdurch wird ein Korrektureffekt für die Bildfeldkrümmung 35This provides a correction effect for the curvature of field 35
130012/0852130012/0852
-17- DE 0634 ύ\)^Ο έ,Κ) Ι -17- DE 0634 ύ \) ^ Ο έ, Κ) Ι
in positiver Richtung hervorgerufen.caused in a positive direction.
Wenn ferner, zusätzlich zu der zuvor erläuterten BedingungIf further, in addition to the condition explained above
f /r_ > - 2.1, das Verhältnis f /f , zwischen der Brenn-P 3 Ppf / r_> - 2.1, the ratio f / f, between the focal P 3 pp
weite der Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche in dem Querschnitt parallel zu der Ablenkfläche und der Brennweite f , dieser Einzellinse 5 in dem Querschnitt senkrecht zu der Ablenkfläche die Beziehungwidth of the single lens 5 with a toric surface in the cross section parallel to the deflecting surface and the focal length f, this single lens 5 in the cross section perpendicular to the deflection surface the relationship
f /Pn, < 13.0,f / P n , <13.0,
erfüllt, wird es möglich, die Dehnungscharakteristik in der Ablenkfläche gut zu korrigieren.is satisfied, it becomes possible to correct the elongation characteristic in the deflecting surface well.
Weiter ist wesentlich, daß in dem Querschnitt senkrecht zu der Ablenkfläche die Form der Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche wünschenswerterweise die einer ■ Meniskuseinzellinse ist, deren Oberfläche mit einer positiven Brechkraft dem Abtastmaterial 6 benachbart angeordnet ist und die insgesamt eine positive Brechkraft hat. Hierdurch wird es möglich, daß die Lage des Hauptpunktes des aus der sphärischen Einzellinse 4 und der Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche zusammengesetzten Systems in dem Querschnitt senkrecht zur Ablenkflache nahe an das Abtastmaterial kommt. Als Ergebnis hiervon wird es möglich, das gesamte Linsensystem nahe dem Ablenkelement anzuordnen; hierdurchIt is also essential that in the cross section perpendicular to the deflecting surface, the shape of the individual lens 5 with a toric surface is desirably that of a meniscus single lens whose surface is covered with a positive refractive power is arranged adjacent to the scanning material 6 and the total has a positive refractive power Has. This makes it possible that the position of the main point of the spherical single lens 4 and the single lens 5 having a toric surface composite system in the cross section perpendicular comes to the deflection surface close to the scanning material. As a result of this, it becomes possible to arrange the entire lens system close to the deflecting element; through this
„n ergibt sich ein kompaktes System. Wenn die Brennweiten des Gesamtsystems in dem Querschnitt parallel zur Ablenkfläche und in dem Querschnitt senkrecht zur Ablenkfläche f bzw. f sind, und wenn die Bedingung 3.0 < fp/f v = 5·0 erfüllt ist, wird das System kompakt.“ N the result is a compact system. If the focal lengths of the entire system are f or f in the cross section parallel to the deflecting surface and in the cross section perpendicular to the deflecting surface, and if the condition 3.0 < f p / f v = 5 · 0 is met, the system becomes compact.
o,- Insbesondere, wenn die Bedingung 4.0 < f /fv ^ 5.0 ^o, - Especially if the condition 4.0 <f / f v ^ 5.0 ^
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erfüllt ist, wird die Auswirkung auf die Kompaktheit des Systems groß.is satisfied, the impact on the compactness of the system becomes great.
5 In der bereits angeführten Gleichung (3) wird der gewünschte Wert des zu korrigierenden Astigmatismuskoeffizienten II dadurch bestimmt, ob der auf die Reflexionsoberfläche 3a des Ablenkelements 3 einfallende Lichtstrahl ein divergenter,ein paralleler oder ein konvergenter Licht-10 strahl auf der Ablenkfläche ist. Andererseits wird5 In the above equation (3), the desired value of the astigmatism coefficient to be corrected becomes II thereby determined whether the light beam incident on the reflection surface 3a of the deflection element 3 a divergent, a parallel or a convergent light-10 beam is on the deflecting surface. On the other hand will
der gewünschte Wert des zu korrigierenden Verzeichnungskoeffizienten V durch die Drehcharakteristik des Ablenkelements 3 bestimmt.the desired value of the distortion coefficient V to be corrected by the rotational characteristic of the deflector 3 determined.
Wenn das Ablenkelement 3 mit einer gleichmäßigen Winkelgeschwindigkeit gedreht wird, ist der Wert des Verzeichnungskoeffizienten, der bewirkt, daß sich der von dem Ablenkelement abgelenkte Lichtstrahl auf der Oberfläche des Abtastmaterials 6 mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit bewegt: V = -=· .When the deflector 3 at a uniform angular velocity is rotated, is the value of the distortion coefficient that causes that of the Deflection element deflected light beam on the surface of the scanning material 6 at a uniform speed moved: V = - = ·.
Da die Bewegung des Ablenkelements 3 im Fall einer Sinusschwingung durch φ = Φ sino3t dargestellt wird, wobei ψ der Drehwinkel,<b die Amplitude,c*) eine mit der Schwin-25 gungsdauer in Beziehung stehende Konstante, und t die Zeit ist, ist der Wert des Verzeichnungskoeffizienten, der bewirkt, daß sich der durch das Ablenkelement 3 abgelenkte Lichtstrahl mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeitauf der Oberfläche des Abtastmaterials 6 bewegt,Since the movement of the deflection element 3 in the case of a sinusoidal oscillation is represented by φ = Φ sino3t, where ψ is the angle of rotation, <b is the amplitude, c *) is a constant related to the period of oscillation, and t is the time the value of the distortion coefficient which causes the light beam deflected by the deflecting element 3 to move at a uniform speed on the surface of the scanning material 6,
gegeben durch V = -|-(1 - ^Λτ) ·given by V = - | - (1 - ^ Λτ)
3 8φ23 8φ2
Da im Rahmen dieser Erfindung keine Bedingung für die Kollimation des Lichtstrahles zwischen der sphärischen Einzellinse 4 und der Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche besteht, ist der Freiheitsgrad für die Brech-Since in the context of this invention no condition for the collimation of the light beam between the spherical Single lens 4 and the single lens 5 with a toric surface is the degree of freedom for the refractive
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kraft jeder der Linsen nicht beschränkt und eine gute Abbildungsqualität sowie Dehnungscharakteristik könnenby virtue of each of the lenses is not limited and can have good image quality and elongation characteristics
durch diese zwei Linsen erhalten werden. 5can be obtained through these two lenses. 5
Ausführungsbeispiele der sphärischen Einzellinse 4 und der Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche für das erfindungsgemäße optische Abtastsystem werden im folgenden gezeigt. Die Tabellen 1 bis 12 zeigen Ausführungsbeispiele für das erfindungsgemäße optische Abbildungssystem 4, 5.Embodiments of the spherical single lens 4 and the single lens 5 with a toric surface for the optical scanning systems according to the invention are shown below. Tables 1 to 12 show exemplary embodiments for the optical imaging system according to the invention 4, 5.
Unter diesen Tabellen geben die mit einem Zeichen (a) versehenen Tabellen die Linsendaten an. r. bis r. sind 14Among these tables, the tables marked with a character (a) indicate the lens data. r. to r. are 14th
die Krümmungsradien der Linsen in einer Ebene parallel zu der Ablenktlache, r ' bis x.' sind die Krümmungsradien der Linsen in dem Querschnitt senkrecht zu der Ablenkfläche (folglich sind für die sphärische Einzellinse 4: r. = r ', r„ = r„ ), cL ist die axiale 112 2 1the radii of curvature of the lenses in a plane parallel to the deflection surface, r 'to x. 'are the radii of curvature of the lenses in the cross section perpendicular to the deflecting surface (consequently for the spherical single lens 4: r. = r', r "= r"), cL is the axial 112 2 1
Dicke der sphärischen Einzellinse 4, d„ der axiale Luftabstand zwischen der r„~0berflache der sphärischen Einzellinse 4 und der r -Oberfläche der Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche (der gleich dem axialen Luftabstand zwischen der r. -Oberfläche der sphärischen Einzellinse 4 und der rJ -Oberfläche der Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche ist) , d,, ist die axiale Dicke der Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche, ■n.. ist der Brechungsindex der sphärischen Einzellinse und n~ ist der Brechungsindex der Einzellinse 5 mit einer ^Thickness of the spherical single lens 4, ie the axial air gap between the surface of the spherical Single lens 4 and the r surface of the single lens 5 with a toric surface (the same as the axial Air gap between the r. -Surface of the spherical Single lens 4 and the rJ surface of the single lens 5 with a toric surface), d ,, is the axial Thickness of the single lens 5 with a toric surface, ■ n .. is the refractive index of the spherical single lens and n ~ is the refractive index of the single lens 5 with a ^
torischen Oberfläche.toric surface.
Im folgenden sollen die mit einem Zeichen (b) versehenen Tabellen beschrieben werden. In einer Ebene parallel zu „j. der Ablenkfläche (im folgenden als "Ablenkebene"The tables marked with a character (b) are described below. In a plane parallel to "J. the deflection surface (hereinafter referred to as the "deflection plane"
130012/0852130012/0852
-20- DE 0634-20- DE 0634
bezeichnet) und in dem Querschnitt senkrecht zu der
Ab lenk fläche (im folgenden als "senkrechter Querschnitt" bezeichnet) zeigt die Spalte f die Brennweite
des aus der sphärischen Einzellinse 4 und der Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche zusammengesetzten Systems
Zur Vereinfachung der Beschreibung ist die Brennweite in der Ablenkebene durch f und die Brennweite in dem
senkrechten Querschnitt durch f ausgedrückt. Diedesignated) and in the cross section perpendicular to the
From steering surface (hereinafter referred to as "vertical cross-section") the column f shows the focal length of the system composed of the spherical single lens 4 and the single lens 5 with a toric surface. To simplify the description, the focal length in the deflection plane is through f and the focal length expressed in the vertical cross section by f. the
Spalte fc zeigt die Brennweite der Einzellinse 5 mit 5 Column f c shows the focal length of the individual lens 5 with 5
einer torischen Oberfläche. Zur Vereinfachung der Beschreibung
ist die Brennweite in der Ablenkebene mit
f . und die Brennweite in dem senkrechten Querschnitt mit fr, bezeichnet. Die Spalte b.f. zeigt die rückweitigea toric surface. To simplify the description, the focal length is in the deflection plane with
f. and denotes the focal length in the vertical cross section with f r. The column bf shows the rear
Brennweite. Die Spalte S1 zeigt die Objektweite von der ι ζ) ιFocal length. The column S 1 shows the object distance from the ι ζ) ι
ersten Oberfläche (d.h. der r1 oder r1 -Oberfläche derfirst surface (ie the r 1 or r 1 surface of the
sphärischen Einzellinse). Die Spalte S, zeigt den Abstand von der letzten Oberfläche (r. oder r.,-Oberfläche)
der Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche zu der Gausschen Bildebene, wenn die Objektweite S1 ist. Die
Spalte 'itatsächliche F-Nr." zeigt die tatsächlichte
bilaseitige Blendenzahl, wenn die Objektweite S. ist.spherical single lens). The column S, shows the distance from the last surface (r. Or r., - surface) of the single lens 5 with a toric surface to the Gaussian image plane when the object distance is S 1 . The column 'itactual F-No. "Shows the actual
bilas-sided f-number when the object distance is S.
Die mit dem Zeichen (c) versehenen Tabellen zeigen die tertiären Bildfehlerkoeffizienten, wenn f auf 1 in deiThe tables marked with the character (c) show the tertiary aberration coefficients when f is 1 in dei
P Ebene parallel zu der Ablenkfläche normiert ist.P plane is normalized parallel to the deflecting surface.
Im folgenden sollen die mit dem Zeichen (d) versehenen Tabellen beschrieben werden. Die Spalte d~zeigt denThe tables marked with the symbol (d) are described below. The column d ~ shows the
oß Winkel in der Einheit Radian, der durch den auf dieoß Angle in the unit radian, which is determined by the
tJ -Oberfläche der sphärischen Einzellinse 4 bei einer Höhe 1 der Hauptebene in dem Querschnitt senkrecht zu der Ablenkoberfläche, der die optische Achse enthält, einfallenden paraxialen Strahl gebildet wird, wenn tJ surface of the spherical single lens 4 at a height 1 of the principal plane in the cross section perpendicular to the deflection surface containing the optical axis, the incident paraxial ray is formed when
or dieser Strahl auf die r~ -Oberfläche der Einzellinse 5or this beam on the r ~ surface of the single lens 5
130012/0852130012/0852
-21- DE 0634-21- DE 0634
mit einer torischen Oberfläche auftrifft, nachdem er die ι- -Oberfläche der sphärischen Einzellinse 4 verlassenhits with a toric surface after having hit the Leave ι- surface of the spherical single lens 4
hat. Ist &f O, so wird der Lichtstrahl nicht zwischenHas. If & f is O, the light beam will not be between
der r~ -Oberfläche der sphärischen Einzellinse 4 und der r' -Oberfläche der fläche kollimiert.the r ~ surface of the spherical single lens 4 and the r 'surface of the face collimated.
r' -Oberfläche der Linse 5 mit einer torischen Oberr 'surface of the lens 5 with a toric upper
130012/0852130012/0852
Tabelle 1 - (a)Table 1 - (a)
coco O OO O
roro
ο oo cn roο oo cn ro
Tabelle 1 - (b)Table 1 - (b)
Pf
P.
F-Nr.actual
F no.
! Querschnitt .■ more vertical
! Cross-section .
toto
O coO co
COCO
coco
•co• co
DE 0634DE 0634
Tabelle 1 - (c)Table 1 - (c)
Tabelle 1 - (d)Table 1 - (d)
Tabelle 2 - (a)Table 2 - ( a )
130012/0852130012/0852
Tabelle 2 - (b)Table 2 - (b)
Pf
P.
F-Nr.actual
F no.
V f
V
Querschnittmore vertical
cross-section
Tabelle 2 - (c)Table 2 - (c)
Tabelle 2 - (d)Table 2 - (d)
Tabelle 3 - (a)Table 3 - (a)
fa»fa"
O ~* toO ~ * to
O 6» Ut toO 6 »Ut to
Tabelle 3 - (b)Table 3 - (b)
.' Pf
. ' P.
F-Nr.actual
F no.
Querschnittmore vertical
cross-section
Tabelle 3 - (c)Table 3 - (c)
U)U)
CO Ό CD ■CO roCO Ό CD ■ CO ro
Tabelle 3 - (d)Table 3 - (d)
Tabelle 4 - (a)Table 4 - (a)
co o οco o ο
ro -»» ο oo cn NJ ro - »» ο oo cn NJ
I IOI IO
Tabelle 4 - (b)Table 4 - (b)
Pf
P.
F-Nr. ■actual
F no. ■
Querschnittmore vertical
cross-section
6 w 6 w
O σ\O σ \
U)U)
Ό COΌ CO
DE 06.3-4DE 06.3-4
Tabelle 4 - (c)Table 4 - (c)
Tabelle 4 - (d)Table 4 - (d)
max ε
Max
Tabelle 5 - (a)Table 5 - (a)
13&Q12/08S213 & Q12 / 08S2
Tabelle 5 - (b)Table 5 - (b)
Pf
P.
F-Ni.actual
F-Ni.
Queischqittmore vertical
Queischqitt
Tabelle 5 - (c)Table 5 - (c)
O OO O
O CDO CD cncn
oooo
Tabelle 5 -Table 5 -
max ε
Max
cncn
OOOO
O Ca) COO Ca) CO
CDCD
Tabelle 6 - (a)Table 6 - (a)
Tabelle 6 - (b)Table 6 - (b)
Pf
P.
F-Nr.actually ·
F no.
Querschnittmore vertical
cross-section
Tabelle 6 - (c)Table 6 - (c)
. 1 1 ■ 6.35924
. 1 1 ■
Tabelle 6 - (d)Table 6 - (d)
Tabelle 7 - (a)Table 7 - (a)
coco O OO O
IOIO
·»»■■■· »» ■■■
cncn
O IO I
■ Tabelle 7 - (b)■ Table 7 - (b)
Pf
P.
F-Nr.actual
F no.
Querschnittmore vertical
cross-section
•ca ro ο • ca ro ο
CTlCTl
L)L)
-3T--3T-
DE 0634DE 0634
Tabelle 7 - (c)Table 7 - (c)
Tabelle 7 - (d)Table 7 - (d)
Tabelle 8 - ta)Table 8 - ta)
1»r
1"
130Ö12/08S2130Ö12 / 08S2
Tabelle 8 - (b)Table 8 - (b)
Pf
P.
.F-Ni.actual
.F-Ni.
Quei schnitt;more vertical
Quei cut;
C*>C *> O OO O
roro 's*'s *
00 cn ro 00 cn ro
Tabelle 8 - (c)Table 8 - (c)
Tabelle 8 - (d)Table 8 - (d)
O 1CO OO 1 CO O
CTlCTl
Tabelle 9 - (a)Table 9 - (a)
CO OCO O
JJk. N> S-. JJk. N> S-.
OO cn ro OO cn ro
Tabelle 9 --(b)Table 9 - (b)
S f
S.
F-Nr.actual
F no.
V f
V
,Querschnittmore vertical
,Cross-section
IjO OJIjO OJ
Tabelle 9 - (c)Table 9 - (c)
I7.40537
I.
caapprox
CO COCO CO
Tabelle 9 - (d)Table 9 - (d)
P νf / f
P ν
Tabelle 10 - (a)Table 10 - (a)
COi O OCOi O O
OOOO cn rocn ro
I OJ I OJ
Tabelle 10 - (b)Table 10 - (b)
Pf
P.
F-Nr.actual
F no.
' Querschnittmore vertical
' Cross-section
toto COCO
DE 0634DE 0634
Tabelle 10 - (eJTable 10 - ( e J
Tabe-lle 10 - (d) Table 10 - (d)
Tabelle 1t- (a)Table 1t- (a)
130012/0852130012/0852
Tabelle 11- (b)Table 11- (b)
F-Ni.actual
F-Ni.
Tabelle 11 - (c)Table 11 - (c)
Tabelle 11 - (d)Table 11 - (d)
δ ""' 1
δ
ό co coό co co
Tabelle 12 - (a)Table 12 - ( a )
O OO O
cncn
(b)(b)
. F-Ni.actual
. F-Ni.
V f
V
Querschnittmore vertical
cross-section
OJOJ
Ö WÖ W
O cn ωO cn ω
Tabelle 12 - (c)Table 12 - (c)
Tabelle 12 - (d)Table 12 - (d)
Pf Ai
P.
Tabelle 13 - (a)Table 13 - (a)
Tabelle 13 - (b)Table 13 - (b)
Pf
P.
F-Nr.actual
F no.
V f
V
Querschnittmore vertical
cross-section
DE 0634DE 0634
Tabelle 13 - Cc)Table 13 - Cc)
Tabelle 13 - (S)Table 13 - (S)
δ-
δ
Tabelle T4 - (a>Table T4 - (a>
130012/0852130012/0852
Tabelle 14 - (b)Table 14 - (b)
F-Nr.actual,
F no.
Querschnittmore vertical
cross-section
Tabelle 14 - (c)Table 14 - (c)
Tabelle 14 - (d)Table 14 - (d)
*'·· Tabelle 15 - (a)* '·· Table 15 - (a)
Tabelle 15 - (b)Table 15 - (b)
Pf
P.
F-Nr.actual
F no.
V f
V
Querschnitt
<more vertical
cross-section
<
Tabelle 15 - (c)Table 15 - (c)
Tabelle 15 - (d)Table 15 - (d)
Tabelle 16 - (a)Table 16 - (a)
Tabelle 16 - (b)Table 16 - (b)
Pf
P.
F-Nr.actual
F no.
Querschnitt 1 vertical '
cross-section
CTl U)CTl U)
Tabelle 16 - (c)Table 16 - (c)
Tabelle 16 - (d)Table 16 - (d)
DE 0634DE 0634
Tabelle 17 - (a)Table 17 - (a)
130Ö12/Ö8S2130Ö12 / Ö8S2
Tabelle 17 - (b)Table 17 - (b)
Pf
P.
F-Ni.actual
F-Ni.
V f
V
Querschnitt■ vertical
cross-section
Tabelle 17 - (c)Table 17 - (c)
Tabelle 17 - (d)Table 17 - (d)
O U) CO K) OO U) CO K) O
Tabelle 18 - (a)Table 18 - (a)
O OO O
N>N>
O OO cnO OO cn
Tabelle 18 - (b)Table 18 - (b)
Pf
P.
F-Ni.actual, '
F-Ni.
' senkrechter -
QuerschnittDistraction plane
'vertical -
cross-section
Tabelle 18 - (c)Table 18 - (c)
cn cocn co
OJOJ
K) CDK) CD
Tabelle 18 - (d)Table 18 - (d)
max ε
Max
Tabelle 19 - (a)Table 19 - (a)
O OO O
N> 'S»N> 'S »
oo cn N>oo cn N>
(Tl I(Tl I
Tabelle 19 - (b)Table 19 - (b)
Pf
P.
F-Nr.actual
F no.
Querschnittmore vertical
cross-section
to K) CDto K) CD
D HD H
Df 0634Df 0634
Tabelle 19 - (c)Table 19 - (c)
M-IM-I
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Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird der Winkel, der durch die Normale (die durch die gestrichelte Linie angegeben wird) auf die r_-Oberflache im Schnittpunkt zwischen dem abgelenkten Hauptstrahl und der r_-Oberflache der Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche ausgedrückt als £- (Einheit: Grad, die Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn wird als positive Richtung angenommen); der der maximalenAs shown in Fig. 4, the angle given by the normal (indicated by the broken line) to the r_ surface at the intersection between the deflected chief ray and the r_ surface of the single lens 5 having a toric surface is expressed as £ - (unit: degree, counterclockwise direction is assumed to be a positive direction); that of the maximum
Bildhöhe (= 0,5-f ) entsprechende Winkeln wird als f Image height (= 0.5-f) corresponding angles is called f
ρ maxρ max
10 ausgedrückt. Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen ε und10 expressed. Fig. 5 shows the relationship between ε and
der Bildhöhe bei dem in den Tabellen 1-(a)-(d) dargestellten Ausführungsbeispiel. Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen £ und der Bildhöhe bei dem in den Tabellen 12-(a)-(d) dargestellten Ausführungsbeispiel. Fig. 7 zeigt die Beziehungthe image height in the embodiment shown in Tables 1- (a) - (d). Fig. 6 shows the relationship between £ and the image height for the one shown in Tables 12- (a) - (d) Embodiment. Fig. 7 shows the relationship
15 zwischen £ und der Bildhöhe bei dem in den Tabellen 13-(a)-(d) dargestellten Ausführungsbeispiel.15 between £ and the picture height for the one in the tables 13- (a) - (d) illustrated embodiment.
Wie in den Fig. 5 und 7 gezeigt ist, wird bei dem inAs shown in Figs. 5 and 7, the in
den Tabellen 1 und 13 dargestellten Ausführungsbeispielen, wenn die Bildhöhe größer wird,C ebenfalls größer. D.h., wenn der Einfallswinkel der Betrachtung erhöht wird, kommt die r_,-Oberfläche der Linse 5 mit einer torischen Oberfläche zu einer höheren Brechkraft für den Lichtstrahl in dem Querschnitt, der den Hauptstrahl enthält und senkrecht zu der Ablenkfläche ist, verglichen mit dem Fall eines axialen Strahles. Dies trägt, verbunden mit der Wirkung der r^-Oberflache der Linse 5 mit einer torischen Oberfläche, zu der Korrektur der Bildfeldkrümmung bei, wodurch bewirkt wird, daß der in dem Querschnitt abgelenkte Lichtstrahl einen guten Bildfleck auf dem Abtastmaterial bildet; das gesamte optische System nach der Ablenkfläche hat eine Dehnungscharakteristik, die eine gleichmäßige Abtastgeschwindigkeit auf der abzutastenden Oberfläche in der Ebene parallel zu der Abtastfläche und den Effekt der Korrektur des Abfalls in dem Querschnittthe embodiments shown in Tables 1 and 13, if the image height is larger, C is also larger. That is, when the angle of incidence of observation is increased, the r _, surface of the lens 5 having a toric surface comes to have a higher refractive power for the light beam in the cross section containing the chief ray and perpendicular to the deflecting surface as compared with the case of one axial beam. This, combined with the effect of the r ^ -surface of the lens 5 with a toric surface, contributes to the correction of the curvature of the field, which causes the light beam deflected in the cross section to form a good image spot on the scanning material; the whole optical system after the deflecting surface has an elongation characteristic which has a uniform scanning speed on the surface to be scanned in the plane parallel to the scanning surface and the effect of correcting the drop in the cross section
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senkrecht zu der Ablenkfläche bewirkt. In dem in Tabelle 12 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Wert von C im wesentlichen in der Gegend von θ", wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, wenn die tatsächliche Blendenzahl in der Ebene parallel zu der Ablenkfläche 60 ist, die sphärische Aberration gleich ■*■ 0,00037-fp, und wenn die Bildhöhe gleich 0,5 -f ist, der Astigmatismus gleich - 0,11·f und L.I.N. = 1,4, wobei L. I.N. eine die Linearität darstellende Größe ist^,perpendicular to the deflecting surface. In the embodiment shown in Table 12, the value of C is substantially in the region of θ " as shown in Fig. 6. In this embodiment, when the actual f-number is in the plane parallel to the deflector surface 60, the spherical aberration is equal to ■ * ■ 0.00037-fp, and if the image height is equal to 0.5 -f, the astigmatism is equal to -0.11 · f and LIN = 1.4, where LIN is a quantity that represents the linearity is ^,
V" "" f · e"V "" "f · e"
die ausgedrückt ist durch "Linearität" = f ·9which is expressed by "linearity" = f * 9
ρ (y1 ist die Bildhöhe). Ferner ist, wenn die tatsächliche Blendenzahl gleich 100 ist, in dem Querschnitt senkrecht zur Ablenkfiäche die sphärische Aberration gleich -0,0061-f und, wenn die Bildhöhe gleich 0,5»f ist, der Astigmatismus gleich -0,003-f . Wie in Tabelle 12-(b) gezeigt ist, ist die Differenz zwischen S, ' in der Ebene parallel zur Ablenkflache und S, , in dem Querschnitt senkrecht zur Ablenkfläche gleich O,O434.f . Demgemaß ist bei diesem Ausführungsbeispiel in der Ebene parallel zur Ablenkfläche und dem Querschnitt senkrecht zur Ablenkfläche die Bildqualität des erfindungsgemäßen optischen Abtastsystems beträchtlich erhöht und nahe der Beugungsgrenze. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist f /r = -2,04, wie in Tabelle 12-(d) gezeigt ist.ρ (y 1 is the image height). Further, when the actual f-number is 100, in the cross section perpendicular to the deflecting surface, the spherical aberration is -0.0061-f, and when the image height is 0.5 »f, the astigmatism is -0.003-f. As shown in Table 12- (b), the difference between S, 'in the plane parallel to the deflecting surface and S,, in the cross section perpendicular to the deflecting surface is 0.0434.f. Accordingly, in this embodiment, in the plane parallel to the deflecting surface and the cross section perpendicular to the deflecting surface, the image quality of the optical scanning system according to the invention is considerably increased and is close to the diffraction limit. In this embodiment, f / r = -2.04 as shown in Table 12- (d).
Fig. SA zeigt die Form der Linsenausführung gemäß Tabelle 1 in der Ebene parallel zur Ablenkfläche, und Fig. 8B zeigt die Form der Linsen desselben AusführungsbeispielsFig. 5A shows the shape of the lens design according to Table 1 in the plane parallel to the deflecting surface, and Fig. 8B shows the shape of the lenses of the same embodiment
^ in dem Querschnitt senkrecht zur Ablenkfläche. Fig. 9A zeigt die Bildfehler bei demselben Äusführungsbeispiel in der Ebene parallel zu der Ablenkfläche un(^ Fig. 9B zeigt die Bildfehler bei demselben Ausführungsbeispiel in dem Querschnitt senkrecht zur Ablenkfläche..^ in the cross section perpendicular to the deflecting surface. Fig. 9A shows the image errors in the same embodiment in the plane parallel to the deflection surface un ( ^ Fig. 9B shows the image errors in the same embodiment in the cross section perpendicular to the deflection surface ..
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Fig. 1OA zeigt die Form der Linsen gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Tabelle 13 in der Ebene parallel zur Ablenkfläche und Fig. 1OB zeigt die Form der Linsen desselben Ausführungsbeispiels in dem Querschnitt senkrecht zur Ablenkflache. Fig. 11A zeigt die Bildfehler bei demselben Ausführungsbeispiel in der Ebene parallel zur Ablenkfläche und Fig. 11B die Bildfehler bei demselben Ausführungsbeispiel· in dem Querschnitt senkrecht zur Ablenkfläche. 10A shows the shape of the lenses according to the exemplary embodiment according to Table 13 in the plane parallel to the deflecting surface and FIG. 10B shows the shape of the lenses of the same embodiment in the cross section perpendicular to Deflection surface. Fig. 11A shows the artifacts in the same Embodiment in the plane parallel to the deflecting surface and FIG. 11B the image errors in the same Embodiment · in the cross section perpendicular to the deflecting surface.
In den Fig. 9A und 9B sowie den Fig. 11A und 11B ist, wie in der Spalte S, , der entsprechenden Tabe^en mit dem Zeichen (b) gezeigt ist, der Abstand von der letzten Oberfläche (der r. oder r,,-Oberfläche) der Einzellinse mit der torischen Oberfläche zu der Gausschen Bildebene unterschiedlich in den entsprechenden Ebenen.In FIGS. 9A and 9B and FIGS. 11A and 11B, as in column S,, of the corresponding tab with is shown by the character (b), the distance from the last surface (the r. or r ,, - surface) of the single lens with the toric surface to the Gaussian image plane different in the corresponding planes.
Bei Betrachtung der in den Tabellen 1-19 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsbexspielen ist, wenn in der Ebene parallel zu der Ablenkfläche die Beziehung zwischen dem abl·enkel·ementseitigen Krümmungsradius r., der Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche und dem abtastmaterialseitigen Krümmungsradius r. dieser Linse gleichWhen considering the invention shown in Tables 1-19 Execution play is when the relationship is in the plane parallel to the deflecting surface between the radius of curvature r on the side of the deflector element, of the single lens 5 with a toric surface and the scanning material-side radius of curvature r. this lens same
l/ra > l/r-l / ra> l / r-
ist und in dieser Ebene der äblenkelementseitige Krümmungsradius r_ der Einzellinse 5 innerhalb der Beziehungand in this plane the radius of curvature on the side of the joint element r_ of the single lens 5 within the relationship
30 f /r3 > -2.130 for 3 > -2.1
zu der Gesamtbrennweite f des Abtastlinsensystems into the total focal length f of the scanning lens system in
dieser Ebene liegt, und die Beziehung zwischen der Brennweite f des Gesamtsystems, das die sphärische Einzel-this plane lies, and the relationship between the focal length f of the entire system, which includes the spherical individual
SrSr
or linse 4 und die Einzellinse 5 mit einer torischen Ober-or lens 4 and the single lens 5 with a toric upper
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fläche umfaßt, in der Ebene parallel zu der Ablenk fläche und der Brennweite f des Gesamtsystems in dem Querschnitt senkrecht zu der Ablenkfläche gleich 3.0 < fp/fv < 5.0,area includes, in the plane parallel to the deflecting surface and the focal length f of the entire system in the cross section perpendicular to the deflecting surface equal to 3.0 <f p / f v <5.0,
ist, und die Beziehung zwischen der Brennweite f der Einzellinse 5 mit einer torischen Oberfläche in der Ebene parallel zu der Ablenkfläche und der Brennweite f , der Einzellinse 5 in dem Querschnitt senkrecht zu Pand the relationship between the focal length f of the single lens 5 having a toric surface in FIG Plane parallel to the deflecting surface and the focal length f, the single lens 5 in the cross section perpendicular to P.
der Ablenkfläche gleichequal to the deflection surface
fp/fp, < 13.0,f p / f p , <13.0,
dann hat das erfindungsgemäße optische Abtastsystem in der Ebene parallel zur Ablenkfläche eine Dehnungscharakteristik, die eine gleichmäßige Abtastgeschwindigkeit auf dem Abtastmaterial 6 und in dem Querschnitt senkrecht zur Abtast fläche den Effekt des Korrekturabfalls bewirkt. then the optical scanning system according to the invention in the Plane parallel to the deflecting surface an elongation characteristic, a uniform scanning speed on the scanning material 6 and perpendicular in the cross section to the scanning surface causes the effect of the correction drop.
Bei der vorstehenden Beschreibung ist das Vorzeichen des Krümmungsradius positiv, wenn die Krümmung konvex in Richtung zum Ablenkelement ist, und negativ, wenn die Krümmung konkav zum Ablenkelement ist.In the above description, the sign of the radius of curvature is positive when the curvature is convex in the direction to the deflector, and negative when the curvature is concave to the deflector.
Im folgenden soll die Stellung des Strahlflecks auf dem Abtastmaterial bei dem erfindungsgemäßen optischen Abtastsystem beschrieben werden.The following describes the position of the beam spot on the scanning material in the optical scanning system according to the invention to be discribed.
OQ Fig. 12 ist eine abgewickelte Ansicht des Querschnitts längs des Lichtstrahls in einer Richtung senkrecht zur Ablenkflache von Fig. 1. In Fig. 1 wird der von der Lichtquelleneinrichtung 1 ausgesandte Lichtstrahl linear nahe der Ablenk-Reflexionsoberflache 3a durch das lineareOQ Fig. 12 is a developed view of the cross section along the light beam in a direction perpendicular to the deflecting surface of FIG. 1. In FIG. 1, that of the Light source device 1 emitted light beam linearly near the deflection reflection surface 3a through the linear
nc Abbildungssystem 2 abgebildet und wird weiter auf die nc imaging system 2 and will continue to the
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Stelle 6a auf dem Abtastmaterial 6 durch das Gesamtsystem, das die sphärische Einzellinse 4 und die Linse 5 mit einer torischen Oberfläche umfaßt, abgebildet. Wenn das lineare Abbildungssystem 2 parallel zu einer Stelle 2', die durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, verschoben wird, d.h., wenn das lineare Abbildungssystem 2 in einer Richtung senkrecht zur optischen Achse und senkrecht zur Längsrichtung des linearen Bildes verschoben wird, ändert sich der Lichtstrahl, der durch das lineare Abbildungssystem 2 geht, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet ist und wird an der Stelle 6b auf dem Abtastmaterial 6 abgebildet. D.h., dadurch, daß das lineare Abbildungssystem 2 in der Richtung senkrecht zur optischen Achse und senkrecht zur Längsrichtung des linearen Bildes verschoben wird, kann die Bildposition, d.h. die Stelle der Abtastzeile, auf dem Abtastmaterial 6 leicht eingestellt werden. Di.e Fig. 13 und 14 zeigen Ausführungsbeispiele der Einrichtung zur Einstellung der zuvor beschriebenen Abtastzeilen-Lage. Place 6a on the scanning material 6 through the overall system, which the spherical single lens 4 and the lens 5 with a toric surface. If the linear Imaging system 2 parallel to a point 2 'that passes through the dashed line is indicated, is shifted, i.e. when the linear imaging system 2 in one direction is shifted perpendicular to the optical axis and perpendicular to the longitudinal direction of the linear image, changes the light beam that goes through the linear imaging system 2, as indicated by the dashed line is and is imaged at the point 6b on the scanning material 6. That is, in that the linear imaging system 2 shifted in the direction perpendicular to the optical axis and perpendicular to the longitudinal direction of the linear image is, the image position, i.e., the location of the scanning line, on the scanning material 6 can be easily adjusted will. 13 and 14 show exemplary embodiments of the device for adjusting the scanning line position described above.
In Fig. 13 ist die durch den Pfeil A angegebene Richtung die Richtung senkrecht zur optischen Achse des linearen Abbildungssystems 2 und senkrecht zur Längsrichtung des linearen Bildes. Das lineare Abbildungssystem 2 ist in jeder anderen Richtung außer in Richtung des Pfeiles A durch einen Rahmen 10 unbeweglich gemacht; ferner wird das lineare Abbildungssystem 2 nach unten in der Richtung des Pfeiles A durch eine Feder 11 gedrückt.In Fig. 13, the direction indicated by arrow A is the direction perpendicular to the optical axis of the linear imaging system 2 and perpendicular to the longitudinal direction of the linear image. The linear imaging system 2 is in every other direction except in the direction of arrow A. immobilized by a frame 10; furthermore, the linear imaging system 2 becomes downward in the direction of arrow A pressed by a spring 11.
Folglich kann durch Einsetzen oder Entfernen einerConsequently, by inserting or removing a
Justierplatte 12 mit einer geeigneten Dicke zwischen eine Grundplatte 13 und die Unterseite des linearen Abbildungssystems 2 jede gewünschte Parallelverschiebung .in Richtung or des Pfeiles A des linearen Abbildungssystems 2 erzieltAdjustment plate 12 with a suitable thickness between a base plate 13 and the underside of the linear imaging system 2 any desired parallel displacement .in direction or of the arrow A of the linear imaging system 2 is achieved
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werden, wodurch die Einsteliung der Lage der Abtastzeiie einfach durchgeführt werden kann. Bei dem in Fig. 14 gezeigten Ausführungsbeispiel· ist das iineare Abbiidungssystem 2 an einem bewegiichen Rahmen 14 angebracht, der wiederum in einer Nut 14' eines Grundbettes 15 gehaiten wird. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel· gemäß Fig. ist das lineare Abbiidungssystem 2 an jeder anderen Be— wegung al·s in Richtung des Pfeiies A gehindert. An dem Grundbett 15 ist eine Führungsschraube 16 angebracht, die schraubbar mit einer Mutter 17 gekoppeit ist, die an dem bewegiichen Rahmen 14 befestigt ist. Deshaib kann durch Drehen eines Schraubzapfens 18 das lineare Abbiidungssystem wie gewünscht in Richtung des Pfeiies A bewegt werden, so daß die Einste^ung der Lage der Abtastzeiie durchgeführt werden kann., whereby the setting of the position of the scanning line can be done easily. In the embodiment shown in Fig. 14, the mapping system is linear 2 attached to a movable frame 14, which in turn is held in a groove 14 'of a base bed 15 will. According to the embodiment shown in FIG. Movement as · s in the direction of arrow A is prevented. To the Base bed 15 is attached a lead screw 16, which is screwably coupled to a nut 17 which is fastened to the movable frame 14. Deshaib can get through Turning a screw pin 18 the linear imaging system be moved as desired in the direction of the arrow A, so that the setting of the position of the scanning line is carried out can be.
Fig. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel·, bei dem das erfindungsgemäße optische Abtastsystem bei einem Laserstrahidrucker verwendet wird. In Fig. 15 wird ein von einem Laseroszillator 21 erzeugter Laserstrahl über einen Spiegel 22 auf die Eintrittsöffnung eines Moduiators 23 gerichtet. Nachdem er durch den Moduiator 23 einer Moduiation mit einem aufzuzeichnenden Informationssignal· unterzogen worden ist, biidet der Laserstrahl· ein iineares Biid senkrecht zur Drehachse eines Abl·enkel·ementes 25 nahe der Abl·erik-Refl·exionsoberfl·äche des Abl·enkel·ementes aufgrund eines linearen Abbi-ldungssystems 24, das beispieisweise eine Zyiinderiinse umfaßt. Der durch das Abl·enkel·ement 25 abgel·enkte Strahl· wird auf eine fotoempfindiiche Trommel· 27 durch ein Abbiidungs^nsensystem 26 abgebiidet, das eine sphärische EinZe^inse 26a und eine torische EinZeiMnse 26b aufweist, und tastet die fotoempfindiiche Trommel· 27 mit einer gieichmäßigen Geschwindigkeit ab. Mit 28 ist ein erster Koronaiader undFig. 15 shows an embodiment in which the inventive optical scanning system is used in a laser beam printer. In Fig. 15, one of A laser beam generated by a laser oscillator 21 via a mirror 22 onto the entry opening of a modulator 23 directed. After being modulated by the modulator 23 with an information signal to be recorded has been, the laser beam forms a linear image perpendicular to the axis of rotation of a deflection element 25 near the deflecting reflective surface of the deflecting element due to a linear imaging system 24, the example includes a cylinder lens. The one through the deflection element 25 deflected beam is applied to a photosensitive Drum 27 through an imaging system 26, which has a spherical single lens 26a and has a toric single lens 26b, and probes the photosensitive drum · 27 at an even speed away. At 28 there is a first corona artery and
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mit 29 ein AC-Koronaentlader bezeichnet. Diese bilden ein Teil für den elektrofotografischen Prozeß.at 29 denotes an AC corona discharger. These form a part for the electrophotographic process.
Der Laseroszillator 21 kann eine Lichtquelleneinrichtung sein, die einen selbstmodulierenden Halbleiterlaser und
ein optisches StrahlscharfStellsystem aufweist, das die Querschnittsform des Laserstrahls des Halbleiterlasers
korrigiert und den Laserstrahl in einen afokalen Lichtstrahl umwandelt.The laser oscillator 21 may be a light source device comprising a self-modulating semiconductor laser and an optical beam focusing optical system that changes the cross-sectional shape of the laser beam of the semiconductor laser
corrected and converts the laser beam into an afocal light beam.
Bei der vorstehend beschriebenen Anwendung ist es nicht nötig, daß der auf die sphärische Einzellinse 26a in der Ebene parallel zu der Ablenkoberfläche einfallende Lichtstrahl immer ein paralleler Lichtstrahl ist, er kann auch ein divergenter oder ein konvergenter Lichtstrahl sein; die Absicht, den Lichtstrahl nahe der Reflexionsoberfläche des Ablenkelementes 25 in dem Querschnitt senkrecht zur Ablenkfläche abzubilden, kann leicht durch eine Lichtquelleneinrichtung 21 durchge-In the application described above, it is not necessary that the spherical single lens 26a in the plane parallel to the deflecting surface incident light beam is always a parallel light beam, er can also be a divergent or a convergent light beam; the intention of keeping the light beam close to the reflective surface of the deflection element 25 in the cross section perpendicular to the deflection surface, can easily passed through a light source device 21
führt werden, die eine Lichtquelle und eine Kondensoreinrichtung sowie die lineare Abbildungseinrichtung 24 umfaßt. which comprises a light source and a condenser device as well as the linear imaging device 24.
Auch wenn bei der vorstehend beschriebenen Anwendung eineEven if a
Lichtquelle wie ein Halbleiterlaser, bei dem der Lichtemissionswinkel
in zwei unterschiedlichen aufeinander
senkrechten Ebenen unterschiedlich ist, als Lichtquelleneinrichtung 21 verwendet wird, sogar wenn ein drehbares
symmetrisches optisches System als line?.ies Abbildungssystem
24 durch Verwendung der Tatsache benutzt wird,
daß die Emissionspunkte der Lichtquelle in zwei aufeinander senkrechten Ebenen unterschiedlich sind (dies ist äquivalent
zu der Tatsache, dfß der Objektpunkt eine Astigmatismusdifferenz
in zwei senkrechten Ebenen hat, wird esLight source like a semiconductor laser, in which the light emission angle in two different one on top of the other
perpendicular planes is different is used as the light source device 21 even if a rotatable symmetrical optical system is used as the line? .ies imaging system 24 by using the fact
that the emission points of the light source are different in two mutually perpendicular planes (this is equivalent to the fact that the object point has an astigmatism difference in two perpendicular planes, it becomes
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möglich, zu veranlassen, daß der Lichtstrahl nahe der Reflexionsoberfläche des Ablenkelementes 25 in dem Querschnitt senkrecht zu der Ablenkflache abgebildet wird, und daß ein divergenter oder ein konvergenter Lichtstrahl auf die sphärische Einzellinse 26a in der Ebene parallel zu der Ablenkfläche einfällt.possible to make the light beam close to the reflecting surface of the deflector 25 in the cross section is imaged perpendicular to the deflection surface, and that a divergent or a convergent light beam on the spherical single lens 26a in the plane is incident parallel to the deflecting surface.
Vorstehend ist ein optisches Abtastsystem beschrieben worden, das mit einem Lichtquellenabschnitt, einem ersten optischen Abbildungssystem zur linearen Abbildung des von dem Lichtquellenabschnitt ausgesandten Lichtstrahles, einem Ablenkelement, dessen Ablenk-Reflexionsoberflache nahe dem durch das erste optische Abbildungssystem gebildeten linearen Bildes ist, einem Abtastmaterial, das durch den von dem Ablenkelement abgelenkten Lichtstrahl abgetastet werden soll, und einem zweiten optischen Abbildungssystem versehen ist, das zwischen dem Abtastmedium und dem Ablenkelement angeordnet ist und in der Reihenfolge von der Seite des Ablenkelementes eine sphärische Einzellinse und eine Einzellinse mit einer torischen Oberfläche aufweist.A scanning optical system has been described above, which includes a light source section, a first optical imaging system for linear imaging of the light beam emitted by the light source section, a Deflection element whose deflecting reflection surface is close is the linear image formed by the first imaging optical system, a scanning material produced by the light beam deflected by the deflecting element is to be scanned, and a second optical imaging system disposed between the scanning medium and the deflecting element and in the order of the Side of the deflection element has a spherical single lens and a single lens with a toric surface.
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20th
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